頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與儲(chǔ)層分類探討

姜寶彥

（大慶油田勘探事業(yè)部，黑龍江大慶163000）

我國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的勘察力度不斷提升，必須建立新型的頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和儲(chǔ)層分類指標(biāo)，在進(jìn)行國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣地質(zhì)特點(diǎn)調(diào)查、生產(chǎn)能力評(píng)估、儲(chǔ)氣量分析及易開(kāi)采資料的建立過(guò)程中，必須從我國(guó)盆地地質(zhì)情況出發(fā)，進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的最優(yōu)化選擇，對(duì)評(píng)價(jià)參數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行界定，并應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方式對(duì)不同因子的大小關(guān)系進(jìn)行確定，對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層質(zhì)量的綜合因子進(jìn)行評(píng)估，以開(kāi)展儲(chǔ)層分類劃分。據(jù)分析，儲(chǔ)層分類結(jié)果與頁(yè)巖氣實(shí)際生產(chǎn)情況存在較高的相似度，可以利用其進(jìn)行我國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的評(píng)估。

1 頁(yè)巖氣地質(zhì)特征

頁(yè)巖氣屬于我國(guó)規(guī)模巨大的天然氣資源之一，主要以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在，在暗色泥頁(yè)巖及高炭泥頁(yè)巖之中存在較多。頁(yè)巖氣具有自生性、自我儲(chǔ)存性和自我保護(hù)性質(zhì)，存在低產(chǎn)量、無(wú)自然產(chǎn)能、無(wú)水氣邊界等特征，在盆地內(nèi)厚度較大的頁(yè)巖烴源巖之中存儲(chǔ)量較多，必須進(jìn)行壓裂改造后才可進(jìn)行工業(yè)氣流的轉(zhuǎn)化。具備較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期和開(kāi)采壽命。頁(yè)巖氣成藏受到溫度、地層壓力值、孔隙度、有效厚度、埋藏深度、有機(jī)質(zhì)成熟程度、滲透率、含氣水平、有機(jī)碳含量、吸附氣體值和礦物成分等因素影響。所以，頁(yè)巖氣的存儲(chǔ)評(píng)價(jià)開(kāi)展中，必須綜合考量上述因素，對(duì)頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)進(jìn)行綜合整理，分析其易開(kāi)采性能、儲(chǔ)氣能力和生氣能力[1]。

2 頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

開(kāi)展頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)過(guò)程中，所采取的方法是多樣化的，本文主要采用灰色關(guān)聯(lián)分析方式評(píng)價(jià)和分類頁(yè)巖氣儲(chǔ)層，依據(jù)北美不同區(qū)域及我國(guó)四川盆地的儲(chǔ)層質(zhì)量影響參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層進(jìn)行整體化評(píng)價(jià)，了解到我國(guó)四川盆地的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層開(kāi)采潛力，必須保障頁(yè)巖氣具有一定的儲(chǔ)量，具備可開(kāi)采性和經(jīng)濟(jì)性才可集中進(jìn)行頁(yè)巖氣的開(kāi)采，在進(jìn)行評(píng)價(jià)過(guò)程中，必須依據(jù)如下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)采：第一，確保頁(yè)巖氣的滲透率達(dá)到0.001×10-3μm2；第二，保障頁(yè)巖氣中空隙深度超過(guò)1%；第三，確保每升頁(yè)巖氣的含氣量超過(guò)0.5m3；第四，保障頁(yè)巖氣中粘土礦物質(zhì)含量在30%以上，脆性礦物質(zhì)含量在45%以上；第五，保障頁(yè)巖氣富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖，有效厚度超過(guò)9m以上；第六，保障頁(yè)巖氣的埋藏深度在4500m 以下[2]；第七，保障頁(yè)巖氣的成熟度在0.4%；第八，保障頁(yè)巖氣的有機(jī)碳含量在0.3%以上。在進(jìn)行頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)過(guò)程中，依照如下形式開(kāi)展。

2.1 評(píng)價(jià)方法

灰色關(guān)聯(lián)分析方式屬于一種重要的預(yù)測(cè)算法，依據(jù)灰色系統(tǒng)的相關(guān)理論和方法，對(duì)子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)度開(kāi)展定量分析，其在儲(chǔ)層中應(yīng)用的評(píng)價(jià)方式較多，在開(kāi)展頁(yè)巖氣實(shí)例應(yīng)用時(shí)必須對(duì)母序列順序進(jìn)行選定，并對(duì)子序列順序進(jìn)行選定，依照計(jì)算的關(guān)聯(lián)系數(shù)、權(quán)重系數(shù)、關(guān)聯(lián)度，合理對(duì)綜合評(píng)價(jià)因子進(jìn)行確定。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)頁(yè)巖氣的地質(zhì)特征和影響因素進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)有機(jī)碳含量、含氣量、埋藏深度、儲(chǔ)層壓力、吸附氣含量、孔隙度、儲(chǔ)量豐度、有效厚度、有機(jī)質(zhì)成熟度等進(jìn)行頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)估指標(biāo)。對(duì)國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣指標(biāo)的取值范圍進(jìn)行分析，從頁(yè)巖氣勘測(cè)情況出發(fā)，進(jìn)行頁(yè)巖氣候選區(qū)參數(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)，指標(biāo)參數(shù)需要綜合對(duì)多項(xiàng)因子進(jìn)行考量，在進(jìn)行頁(yè)巖氣區(qū)域劃分過(guò)程中，需要依據(jù)粘土礦物含量、埋藏深度、儲(chǔ)層壓力、吸附氣含量、含氣量、孔隙度、儲(chǔ)量豐度、有效厚度等因素進(jìn)行，下面就具體因素展開(kāi)論述。

2.2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

其指的是原始有機(jī)碳的含量與原始巖石質(zhì)量之間的比值，有機(jī)質(zhì)豐富的高度與頁(yè)巖的含氣量成正相關(guān)關(guān)系，有機(jī)質(zhì)豐度越高，頁(yè)巖氣含量也就越低，分析北美地區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)情況，具有商業(yè)開(kāi)采價(jià)值的頁(yè)巖氣的氣藏有機(jī)質(zhì)豐度必須保持在2.0%以上，在中國(guó)的高鹽化區(qū)域，一型的有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖氣藏其想要成為有效頁(yè)巖，參與的有機(jī)碳含量必須保持在1.0%以上[3]。

2.2.2 成熟度

成熟度有利于對(duì)有機(jī)質(zhì)是否進(jìn)入熱成熟的生氣階段進(jìn)行評(píng)估，有機(jī)質(zhì)在進(jìn)入生氣階段以后，其所包含的氣體含量會(huì)不斷升高。美國(guó)模式最大的頁(yè)巖氣田中頁(yè)巖氣大都在成熟度超過(guò)1.1%的區(qū)域進(jìn)行開(kāi)井操作，有利于對(duì)頁(yè)巖氣的勘探風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行降低。

2.2.3 有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度

有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的厚度是頁(yè)巖生成的基本條件，有利于保證充足的儲(chǔ)滲空間，從直井應(yīng)用情況分析，頁(yè)巖的有效厚度必須在30m以上，若是水平井，會(huì)采用分段壓裂技術(shù)進(jìn)行干預(yù)，巖壓的有效厚度只需要低于30m 即可。此外，泥頁(yè)巖的厚度大小也會(huì)對(duì)壓裂改造及頁(yè)巖氣資源量產(chǎn)生一定影響。

2.2.4 頁(yè)巖儲(chǔ)層

頁(yè)巖儲(chǔ)層大都為特低孔特低滲的儲(chǔ)層，空隙孔徑的大小大都以納米級(jí)進(jìn)行計(jì)量，頁(yè)巖儲(chǔ)層的脆性較高，存在微裂縫發(fā)育和構(gòu)造裂縫發(fā)育的特征，所以，孔隙度與相對(duì)滲透率也比較高。分析我國(guó)頁(yè)巖氣的存儲(chǔ)情況，其氣藏孔隙度大都保持在4%～6%之間，滲透率大都在0.001×10-3nm2以下，必須對(duì)其物性參數(shù)的難易程度進(jìn)行考量，將孔隙度作為其物性參數(shù)的代表。

2.2.5 儲(chǔ)層壓力和溫度

儲(chǔ)層壓力及溫度會(huì)直接對(duì)游離氣體和吸附氣體的含量產(chǎn)生影響，壓力值的上升，將導(dǎo)致游離氣體含量和吸附氣體含量的增加，在相同的壓力水平下，地層溫度的上升，會(huì)導(dǎo)致游離氣體與吸附氣體含量的降低[4]。

2.2.6 開(kāi)采性

埋深淺的經(jīng)濟(jì)價(jià)值更為顯著，當(dāng)前，我國(guó)開(kāi)采技術(shù)不斷發(fā)展，這一參數(shù)將在一定程度上對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)采產(chǎn)生影響，我國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)采處于起步階段，缺少良好的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)和保存方式，大都認(rèn)為埋藏深度在2000m 左右，即可作為頁(yè)巖氣富集區(qū)域進(jìn)行開(kāi)采，在3000m上的區(qū)域則被稱之為潛力區(qū)域，當(dāng)前，我國(guó)水井技術(shù)不斷提升，國(guó)外已經(jīng)可以開(kāi)采4000～5000m 的頁(yè)巖氣，但是我國(guó)開(kāi)采實(shí)踐情況分析，資源潛力區(qū)的開(kāi)展深度最多可達(dá)4000m。

3 儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)確定后，確定單向指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，分析各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的單向權(quán)衡分?jǐn)?shù)，將分?jǐn)?shù)相加，即可得到頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，依據(jù)地質(zhì)條件、地球化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、深度、地球物理、鉆井天然氣、頁(yè)巖氣發(fā)育規(guī)模以及含氣量等內(nèi)容，聯(lián)合頁(yè)巖氣的儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)因子Q，明確其分類標(biāo)準(zhǔn)，一類儲(chǔ)層的綜合評(píng)價(jià)因子在0.60 以上，二類儲(chǔ)層占據(jù)單元總數(shù)的14%，綜合評(píng)價(jià)因子在0.15～0.60 之間，三類儲(chǔ)層占據(jù)單元總數(shù)的43%，綜合評(píng)價(jià)因子在0.48～0.51 之間，四類儲(chǔ)層占據(jù)單元總數(shù)的14%，綜合評(píng)價(jià)因子在0.40～0.48之間。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)四川盆地蘊(yùn)含豐富的古生界頁(yè)巖，其分布厚度較大，富含豐富的有機(jī)物質(zhì)，具有較高的演化程度，較大的生烴量，且四川盆地的地質(zhì)特征與美國(guó)頁(yè)巖氣盆地的特征存在相似性。合理進(jìn)行頁(yè)巖氣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與儲(chǔ)層分類，有利于優(yōu)化頁(yè)巖氣的開(kāi)采水平，為優(yōu)選頁(yè)巖氣提供有力的勘察條件。